双光源选择性激光烧结成型中预热温度场研究
选择性激光烧结原理
选择性激光烧结原理
选择性激光烧结（Selective Laser Sintering，SLS）是一种常用于快速成型的增材制造技术，它通过激光照射粉末材料来实现三维物体的逐层烧结，是一种非常重要的制造技术。
本文将对选择性激光烧结的原理进行详细介绍，包括激光烧结的基本过程、原理及其应用。
激光烧结的基本过程是将一层薄薄的粉末材料铺在工作台上，然后利用激光束逐层扫描并照射在粉末层上，粉末被局部熔化并与下一层粉末烧结在一起，从而形成一个完整的三维物体。
这个过程需要精确控制激光束的位置和功率，以确保粉末能够被正确烧结，同时又不会造成过度烧结或烧结不足的情况。
激光烧结的原理主要是利用激光的高能量来熔化粉末材料，并且在瞬间冷却后形成固态结构。
激光束的能量密度和照射时间是影响烧结质量的关键参数，需要根据材料的特性和所需的物体结构来进行合理的选择。
此外，粉末材料的颗粒大小和分布也会对烧结质量产生影响，因此需要在制备粉末材料时进行精确的控制。
选择性激光烧结技术在实际应用中具有广泛的用途，特别是在制造复杂形状和小批量产品时具有独特的优势。
例如，在航空航天、医疗器械、汽车制造等领域，激光烧结技术都得到了广泛的应用。
由于激光烧结技术可以直接从数字模型中制造出实物，因此在定制化产品的制造中具有很大的潜力。
总的来说，选择性激光烧结技术是一种非常重要的增材制造技术，它通过激光照射粉末材料来实现三维物体的逐层烧结。
激光烧结的原理主要是利用激光的高能量来熔化粉末材料，并且在瞬间冷却后形成固态结构。
这种技术在航空航天、医疗器械、汽车制造等领域具有广泛的应用前景，是一种非常有前景的制造技术。
选择性激光烧结技术讨论
选择性激光烧结技术讨论选择性激光烧结技术讨论1.选择性激光烧结技术（SLS）的发展现状⽬前RP技术的快速成型⼯艺⽅法有⼗多种，主要有：⽴体光固造型（⽴体印刷）SLA；选择性激光烧结SLS；叠层技术LOM；熔融沉积造型FDM ，三维印刷3D-P。
选择性激光烧结技术（Selective Laser Sintering）是发展最快，最为成功且已经商业化的RP⽅法之⼀，采⽤该技术不仅可以制造出精确的模型，还可以成型具有可靠结构的⾦属零件作为直接功能件使⽤。
由于其具有诸多优点，如粉末选材⼴泛、适⽤性，可直接烧结零件等，因此在现代制造中受到越来越⼴泛的重视。
SLS技术最初是由美国德克萨斯⼤学奥斯汀分校于1989年提出的。
后来美国DTM公司于1992年推出该⼯艺的商品化⽣产设备。
⼏⼗年来，奥斯汀分校和DTM公司在SLS领域做了⼤量研究⼯作，在设备研制和⼯艺、材料开发上取得了丰硕的成果。
德国的EOS公司在这⼀领域也做了很多研究⼯作，并开发了相应的系列成型设备。
在国内，很多单位进⾏了SLS的相关研究⼯作，如华中科技⼤学、南京航空航天⼤学、西北⼯业⼤学、华北⼯学院和北京隆源⾃动成型有限公司等也取得了许多重⼤成果。
如北京隆源⾃动成型有限公司开发的AFS-300激光快速成型的商品化设备。
如果从烧结⽤材料的特性来划分，选择性激光技术的发展可分为两个阶段：⼀是⽤SLS技术烧结低熔点的材料来制造原型。
⽬前的烧结设备和⼯艺⼤多处于这⼀阶段。
所使⽤的材料是塑料、尼龙、⾦属或者陶瓷的包⾐粉末）（或于聚合物的混合物）；⼆是⽤SLS技术直接烧结⾼熔点的材料来制造零件2. 选择性激光烧结技术的研究内容选择性激光烧结(Selective Laser Sintering)是20世纪80年代末出现的⼀种快速成型新⼯艺—利⽤激光束烧结粉末材料分层加⼯制造技术。
零件的三维描述被转化为⼀整套切⽚，每个切⽚描述确定⾼度的零件横截⾯。
采⽤激光束对粉末状的成型材料进⾏分层扫描，受到激光束照射的粉末被烧结。
选区激光烧结成型设备预热装置的研究
中图分 类 号 ： Ｈ１ 文献标 识 码 ： Ｔ ２ Ａ
１ 引 言
选区激光烧结（Ｌ ） Ｓ Ｓ是采用激光作为热源来烧结粉末材料成 形的的一种快速成形技术，是一种 由离散点一层层的集成三维实 体 的工艺方法。其原理 ， 如图 ｌ 所示。 铺粉辊 ５ 将供粉缸 ４中的粉 末材料工同时进行 ， 并且易于控制。 由辐射换热理论知 ， 任何实际物体的
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张 仟 党 新安 杨立 军
（ 陕西科技 大学 机 电工 程学 院 ， 安 ７ ０ ２ ） 西 １ ０ １ Ｄｅ ｉｎ ｏ ｒ ｈ ａ ｉｇ ｄ ｖｃ ｆｓ ｌｃ ｉｅ ｌｓ ｅ ｉｔ ｒ ｇ ｍｏｄｉｇ ｅ ｕｐ ｓｇ ｆｐ ｅ ｅ ｔ ｅ ｉｅ ｏ ｅ ｅ ｔ ｔ ｒ ｎ ｅ ｉ ｌ ｎ ｑ ｉｍｅｎ ｎ ｖ ａ ｓ ｎ ｔ Ｚ Ｎ ｉ ， Ａ Ｇ Ｘ ｎ ａ ， Ａ Ｇ Ｌ￣ｕ ＨＡ Ｇ Ｑ ａ Ｄ Ｎ ｉ－ ｎ Ｙ Ｎ ｉ ｎ ｎ
（ ｏｌｇ ｆ ｃ ａ ｉａ ＆ Ｅ ｅ ｔ ｎｃ ｌ ｎ ｉｅ ｒｎ ， ｈ ａ ｘ ｉｅ ｓ ｙｏ ｃｅ ｃ Ｃ ｌ ｅｏ ｈ ｎｃ ｌ ｅ Ｍｅ ｌｃｒ ｉａ ｇｎ ｅｉｇ Ｓ ａ ｎ ｉ ｖ ｒｉ ｆ ｉｎ ｅ ｏ Ｅ Ｕｎ ｔ Ｓ
选择性激光烧结预热温度场的数值模拟
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选择 性 激 光 烧 结预 热 温 度场 的 数 值模 拟 ＊
华 中科 技 大 学 塑 性成 形模 拟及 模 具 技 术 国家 重 点 实 验 室 （ ３０ ４ ４０ ７）
程军 蔡道 生 史玉升
【 摘要】对选择 性 激光烧 结 （ Ｉ ） 热 的研 究 多数 集 中在 烧 结过 程 上 ， 对预 热 过 程 的研 究还 Ｓ 加 Ｓ 而
就在烧 结过 程上 做 了很 多 的 研 究 ； 针 对 预 热 过程 而 的模拟 还 为数不 多 ， 尚不 完善 ， 中华 中科 技 大学快 其 速成 型 中心 １就 对此作 了一些 相关 研究 。因 此 ， ６ ］ 有 必要对 选择 性烧 结 的预热 温 度场 继续 进行 更 深入 的 研 究 。据此 ， 文建 立 了粉 床 预 热 温 度 场 的 三 维解 本
ｒｎ ｒ ｃ ｓ ，ｂ ｔｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｆｔ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ｉ ｎ ｔｓ ｆｉ ｉｎ ． Ｐ ｅ ｅ ｔ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ｉ ｅ ｙ ｉ ｏ ｔ ｎ ｉｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ｕ ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ｒ ｈ ａ ｉ ｒ ｃ ｓ ｓ ｏ ｕ ｆｃｅ ｔ ｒ ｈ ａ ｉ ｒ ｃ ｓ ｓｖ ｒ ｍｐ ｒ ａ ｔ ｎ ｎ ｂ ｃ ｕ ｅ ｉ ａ ｆ ｃ ｓ ｍａ ｈ ｎ ｎ ｕ ｌ ｙ ｄ ｒ ｃ ｌ ．Ｏｎ ｔ ｅ ｂ ｓｓｏ ｒ ｎ ｆ ｒ ｎ ｂ ｏ ｐ ｉ ｎ ｏ ｅ ｔ ｎ ｒ ｙ，ｎ ｍｅ ｉａ ｅ ａ ｓ ｔ ｆｅ ｔ ｃ ｉ ｉｇ ｑ ａ ｉ ｉｅ ｔ ｔ ｙ ｈ ａ ｉ ｆ ａ ｓｅ ｄ ａ ｓ ｒ ｔ ｆｈ ａ ｅ ｇ ｔ ａ ｏ ｅ ｕ ｒｃ ｌ ｓｍｕ ａ ｉｎ ｆｔ ｒ ｅ ｄｍｅ ｓｏ ａ ｈ ｒ ｌｄ ｓ ｒｂ ｔ ｎ ｉ ｈ ｒ ｈ ａ ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ａ ｅ ｐ ｒｏ ｍｅ ｉ ｌｔ ｓ ｏ ｈ ｅ — ｉ ｎ ｉｎ ｌｔ ｅ ｍａ ｉｔｉ ｕ ｉ ｎ ｔ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ｒ ｃ ｓ ｒ ｅ ｆ ｒ ｄ，ａ ｄ ｔ ｅ ｈ ｏ ｏ ｎ ｎ ｈ ｎ ｔｅ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｉｌ ｆｐ ｗｄ ｒ ｂ ｄ ｉ ｃ ｌｕ ａ ｅ ｙ ｕ ｉｇ Ｍａ ｌｂ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｒ ｄ ｗｉｈ ｔ ｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｌｄ ｔ． Ｔｈ ｅ ｅ ａ ｕ ｅｆｅｄ ｏ ｏ ｅ ｅ ｓ ａｃ ｌ ｔｄ ｂ ｓｎ ｔ ｎ ｏ ａ ｅ ｔ ｈ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ａ ａ ａ ｅ ｒ ｓ ｌ ｓ ｏ ｈ ｔｔ ｅ ｐ ｅ ｉｔ ｄ ｖ ｌ ｅ ｉ ｒ ａ ｏ ａ ｙ ｃ ｎ ｉｔ ｎ ｔ ｈ ｃ ｕ ｌｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｎ ｅ ｐ ｒ ｎ ，ａ ｄ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗｓ ｔ ａ ｈ ｒ ｄ ｃ ｅ ａ ｕ ｓ ｅ ｓ ｎ ｂｌ ｏ ｓｓ ｅ ｔｗｉ ｔ ｅ ａ ｔ ａ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｉ ｘ ｅ ｉ ｈ ｍｅ ｔ ｎ ｔ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ｇ ｅ ｆ ｃ ｓｉ ｐ ｏ ｅ ｂ ｉ ｕ ｌ ｙ ｏ ｔ ｚｎ ｈ ｅ ｉ ｎ ｏ ｈ ｒ ｈ ａ ｉ ｇ ｅ ｕ ｐ ｅ ｔ ｈ ｒ ｈ ａ ｉ ｆｅ ｔｉ ｍ ｒ ｖ ｄ ｏ ｖ ｏ ｓｙ ｂ ｐ ｉ ｉ ｇ ｔ ｅ ｄ ｓ ｆｔ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ｑ ｉｍ ｎ ． ｎ ｍｉ ｇ ｎ
选择性激光烧结过程温度场数值模拟
选择性激光烧结过程温度场数值模拟
1SLS 成型原理及特点SLS(Selective Laser Sintering) 成型原理[1]：利用JY-ⅢA 型连续式CO2 激光器为能量源，成型开始时铺粉滚筒将粉均匀地铺
在加工平台上，激光束在计算机控制下以一定速度和能量密度扫描，激光束扫
过之处粉末烧结成一定厚度的实体片层，未扫过的地方仍是松散粉末。
制成第
一层后，活塞下降一个与铺粉厚度相同的距离，再铺第二层粉末，重复该过程，一个三维实体就可以制造出来。
SLS 成型系统简图如图1 所示：图1SLS 成型系统Fig.1 Schematic of selective laser sintering process
2数学模型有关快速成型过程的数值模拟，目前已有的报道为点扫描的一
维传热[2]，其误差比较大。
作者结合自己所用的线扫描系统，为使计算更接近
实际，采用了二维有限元模型。
二维非定常热传导能量平衡方程为[3,4] (1)
所用到的热物性参数之间的关系如下列各式所示[2,4] ρs=φ1ρ1+(1-φ1ρ)(2)
ε=(ρs-ρ)/ρ(3)
cp=w1cp1+(1-w1)cp2(4)
w1=φ1ρ1/〔φ1ρ1+(1-φ1)ρ2〕(5)
k=kg(1-ε)/(kg/ks+Ψ)(6)
Ψ=0.193ε1.854(7)
(8)
(9)
d/D=1-(1-φ1)1/3(10)
式中T 为摄氏温度；t 为时间；ρ为粉床平均密度；cp 为粉床比热；k 为粉床热导率；φ为体积系数；x 为粉层厚度方向；y 为激光扫描方向；ε为孔
隙率；w 为质量系数；d 为涂层厚度；D 为颗粒直径。
下标 1 为树脂；2 为。
选择性激光烧结技术最新研究进展
快速成型技术论文作业题目:选择性激光烧结技术最新研究进展姓名：山海明学号：1000404042专业：材料成型与控制工程院系：机械工程学院2013年10月25日摘要选择性激光加工是一种新的快速成型工艺, 使用的造型材料多为粉末材料。
加工时，首先将粉末预热到稍低于其熔点的温度，然后在刮平棍子的作用下将粉末铺平；激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地烧结，一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余的粉末，则就可以得到一烧结好的零件。
目前成熟的工艺材料为蜡粉及塑料粉，用金属粉或陶瓷粉进行烧结的工艺还在研究之中。
它利用激光束烧结粉末材料制造原型,具有原料广泛、制作工艺简单、周期短等特点,在诸多领域得到了广泛的应用。
介绍了选择性激光烧结技术的原理、特点及实际应用,综述了选择性激光烧结技术发展状况、存在的问题及研究热点。
关键词快速成型粉末激光束烧结SLS法采用红外激光器作能源，使用的造型材料多为粉末材料。
加工时，首先将粉末预热到稍低于其熔点的温度，然后在刮平棍子的作用下将粉末铺平；激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地烧结，一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余的粉末，则就可以得到一烧结好的零件。
目前成熟的工艺材料为蜡塑料粉，用金属粉或陶瓷粉进行烧结的工艺还在研究之中。
在成型的过程中因为是把粉末烧结，所以工作中会有很多的粉状物体污染办公空间，一般设备要有单独的办公室放置。
另外成型后的产品是一个实体，一般不能直接装配进行性能验证。
另外产品存储时间过长后会因为内应力释放而变形。
对容易发生变形的地方设计支撑，表面质量一般。
生产效率较高，运营成本较高，设备费用较贵。
能耗通常在8000瓦以上。
材料利用率约100%。
SLS工艺又称为选择性激光烧结，由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的C.R. Dechard于1989年研制成功。
SLS工艺是利用粉末状材料成形的。
将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面，并刮平；用高强度的CO2激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面；材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起，得到零件的截面，并与下面已成形的部分粘接；当一层截面烧结完后，铺上新的一层材料粉末，选择地烧结下层截面。
选择性激光烧结的温度场三维有限元模拟
的差异对 ＳＬＳ的温 度 场 影 响 较 大，在 考 虑 计 算 量 的 前 提 下，应 该 适 度 减 小 单 元 网 格
尺寸。
关 键 词 ：选 择 性 激 光 烧 结 ；温 度 场 ；数 值 模 拟 ；ＧＧＬＳ 法 ；高 斯 点 ；热 流 密 度
中 图 分 类 号 ：ＴＰ ３９１．７
文 献 标 识 码 ：Ａ
摘 要：选择性激光烧结（ＳＬＳ）是一种重要的塑料粉末增材制造工艺，模拟 ＳＬＳ的温
度场有助于优化 ＳＬＳ 工 艺。通 过 建 立 ＳＬＳ 的 温 度 场 模 型 并 开 发 了Ｃ＋＋ 的 有 限 元 模
拟软件，模拟 了 ＳＬＳ 的 温 度 场。 研 究 表 明：由 于 塑 料 材 料 的 热 扩 散 系 数 较 小，采 用
０ 引言
１ 温度场的有限元方程
选择性激光 烧 结 （ＳＬＳ）是 快 速 原 型 与 制 造 技术的 一 种。ＳＬＳ 特 点 是 适 用 于 小 批 量 生 产， 制造周 期 短，可 以 生 产 形 状 较 复 杂 的 制 件 。 ［１－３］ ＳＬＳ的温度 场 对 烧 结 件 的 质 量 有 很 大 的 影 响， 但是激光 烧 结 过 程 中 温 度 变 化 极 快，很 难 通 过 实验的方法 测 得，因 此 国 内 外 关 于 ＳＬＳ 的 温 度 场数值模 拟 研 究 很 多。Ｂａｉ等 提 ［４］ 出 了 一 种 简 化的二维 温 度 场 的 数 值 模 型，将 激 光 热 源 简 化 为线性热 源，将 边 界 上 的 热 流 密 度 简 化 为 激 光 的热量除 以 网 格 单 元 的 面 积，仅 适 用 于 线 扫 描 系统。赵保 军 等 以 ［５］ 聚 苯 乙 烯 材 料 为 例，采 用 有限差分法 模 拟 ＳＬＳ 三 维 瞬 态 温 度 场，考 虑 了 激光热源的高斯 分 布，但 是 激 光 热 源 没 有 移 动。 还有许多研究是采用 有 限 元 方 法，通 过 ＡＮＳＹＳ 有限 元 软 件 模 拟 ＳＬＳ 三 维 瞬 态 温 度 场 的 分 布 ［６－１０］。ＡＮＳＹＳ 通 过 参 数 化 设 计 语 言 （ＡＰＤＬ） 编程实现 激 光 热 源 的 移 动，同 时 也 考 虑 了 激 光 热源的高斯分布。但实际计算时是将网格单元 中心的热流密度作为整个网格单元的平均热流 密度，即在单个网 格 单 元 上 热 流 密 度 均 匀 分 布。 然而，如此 计 算 的 前 提 是 网 格 单 元 尺 寸 较 激 光 热源半径 足 够 小，网 格 单 元 尺 寸 小 意 味 着 计 算 时间会较长。
选择性激光烧结激光能量密度与温度补偿规律研究
各参数设置如表ｌ所示。 表ｌ 能量密度调整各参数设置
为高度相同的３个典型位置口（０，一４０，２００）、６（０， 一１４５，２００）、ｃ（１３５，一１４５，２００）上，竖直放置时试件 截面较小，按中心定位，如图２所示。因为中间区域烧 结良好，ｎ位置试件按默认参数（激光功率为２２ ｗ，扫 描间距为０．１５ ｍｍ）加工。而６、ｃ位置试件各做两组， 一组选用默认参数加工，另一组按调整的参数加工 （如表ｌ所示），每组制备５个试件，测试结果取平均 值（如表４所示）。
术研究［Ｄ］．北京：北京理Ｔ大学机电丁程学院，２００１． ［６］ 于千，白培康，王建宏．复合尼龙粉末激光烧结快速成
型技术进展［Ｊ］．工程翅料应用，２００５，３３（５）：７７—７９． 【７］ 王金宝，朱善安，林峰．目标识别在微光水平尺光点精
度检测中的应用［Ｊ］．机电工程，２００６，２３（２）：４６—４８． ［编辑：张翔］
在６、ｃ位置处，调整激光能量密度后，单位面积的 激光能量输入增大，补偿了预热温度的不足，试件烧结 充分，产品强度得到提升，满足了机械性能要求。试验 结果说明，将式（３）应用于实际烧结可取得较好的效果。
强度试件竖直放置时截面较小，所以按中心定位， 设置参数进行加工。而当实际加工件较大时，其性能 由强度最薄弱处决定，因此烧结时可按截面上最低预 热温度处计算所需调整的激光能量密度，从而设定参 数进行加工。
本文读者也读过(7条) 1. 陈青果.韦玉堂.张君彩.倪素环.CHEN Qing-guo.WEI Yu-tang.ZHANG Jun-cai.NI Su-huan SLS中激光功率与扫 描速度匹配的优化设计[期刊论文]-煤矿机械2009,30(1) 2. 董星涛.周子裕.卢德林.洪亮亮.阮耀波.DONG Xing-tao.ZHOU Zi-yu.LU De-lin.HONG Liang-liang.RUAN Yaobo SLS预热温度场温度补偿研究[期刊论文]-机电工程2010,27(5) 3. 任继文.刘建书.REN Ji-wen.LIU Jian-shu 选择性激光烧结主要成型材料的研究进展[期刊论文]-机械设计与制 造2010(11) 4. 曾锡琴.朱小蓉.ZENG Xiqin.ZHU Xiaorong 高分子材料选区激光烧结力学性能的研究[期刊论文]-南京师范大学 学报（工程技术版）2005,5(4) 5. 史玉升.钟建伟.蔡道生.黄树槐.SHI Yusheng.ZHONG Jianwei.CAI Daosheng.HUANG Shuhuai 基于零件切片的选 择性激光烧结预热温度控制方法[期刊论文]-机械工程学报2006,42(6) 6. 姜凯译.郭艳玲.刘祥.JIANG Kai-Yi.GUO Yan-Ling.LIU Xiang 选择性激光烧结用原材料研究进展[期刊论文]材料开发与应用2010,25(5) 7. 杨文庆.卢军.Yang Wenqing.Lu Jun 激光能量密度对金属粉末直接激光烧结球化的影响[期刊论文]-工具技术 2008,42(3)
杨来侠个人简介_杨来侠
※个人简介杨来侠，女，1961年生，教授，博士生导师。
从1998年取得西安交通大学工科博士学位，现任机械学院教授。
中国机械工程学会高级会员、特种加工分会理事、第一届增材制造委员会委员，美国ASME会员、陕西省民盟科技委员会委员。
在读博士生2名。
※研究方向1、3D打印与模具制造※主要成果在国内外核心刊物上发表论文七十余篇，出版专著《快速模具制造技术》1部。
主持国家“863”子课题1项，完成国家自然科学基金面上项目1项，参加其他国家级项目8项，完成省部级及厅局级项目10余项，授权国家发明专利2项，实用新型18项，研发科研设备3台。
代表性成果：[1]杨来侠，任秀彬，高杨等。
“基于快速成型技术制备人工光合作用反应器的装置和方法”，发明专利，ZL201310485741.9，2015[2]杨来侠，黄晔矿；李涤尘.“面整体光固化快速成型方法及装置”，发明专利，中国，专利号：ZL200810017933.6，2011[3]Yang Laixia etc.Study on Sucrose Powder in Selective Laser Sintering Mechanism[J],AMM,2014.(1):209-213,2014(EI)[4]杨来侠，何成等，双光源选择性激光烧结成型中预热温度场研究，机械设计与制造，2013第5期[5]Yang Laixia,Bao Kun,ect.Research on the method of microwave curing in selective laser sintering,Applied Mechanics and Materials, 2012.12(EI)[6]Laixia Yang,etc.Nano-Fabrication:A Review,Journal of the Chinese Institute of Engineers,Vol.30,No.3,pp.441-446,2007（SCI,EI）[7]Laixia,Yang.Direct Write and Freeform Fabrication Apparatus. North Dakota State University,USA,2003[8]Laixia,Yang.Rapid Prototyping Apparatus by Extruding.North Dakota State University,USA,2003[9]“快速模具制造技术”，2002年，陕西省科学技术出版社。
选择性激光烧结原理
选择性激光烧结原理选择性激光烧结（Selective Laser Sintering，简称SLS）是一种先进的增材制造技术，它通过激光束将粉末材料逐层烧结成三维实体。
这种技术在快速成型、快速原型制造和定制化生产领域有着广泛的应用。
本文将介绍选择性激光烧结的原理及其工作过程。
首先，选择性激光烧结的原理是基于激光束的热作用和粉末材料的烧结特性。
在SLS过程中，激光束被控制在粉末层的特定区域内，粉末吸收激光能量后升温到熔点以上，然后迅速冷却成型。
这一过程使得粉末颗粒之间发生结合，逐渐形成了所需的零件结构。
其次，SLS的工作过程包括几个关键步骤，首先是床上铺设一层粉末材料，然后激光束根据零件的截面轮廓在粉末层上进行扫描，粉末被烧结成固体层，接着床上降下一层新的粉末，重复上述步骤直到零件成型。
最后，成型完成后，需要进行后处理工艺，包括去除未烧结的粉末、表面处理和热处理等。
选择性激光烧结技术的特点是可以处理多种类型的粉末材料，包括聚合物、金属和陶瓷等。
这使得SLS技术在制造复杂结构和多材料组合的零件时具有独特的优势。
同时，SLS还可以实现无需支撑结构的建造，因为粉末材料在烧结时可以相互支撑，从而可以制造出更为复杂的几何形状。
除此之外，选择性激光烧结技术还具有高度的自动化程度和制造效率。
由于激光束的控制和粉末层的铺设均由计算机程序控制，因此可以实现高度复杂的结构和精确度要求。
同时，SLS技术可以同时制造多个零件，提高了制造效率。
总的来说，选择性激光烧结技术是一种高效、灵活和精密的制造方法，具有广泛的应用前景。
随着材料科学和激光技术的不断发展，SLS技术将在制造业中扮演越来越重要的角色，为产品设计和制造带来新的可能性。
选择性激光熔化成形温度场模拟与分析
关键 词 ：选择 性激 光熔 化 ；温度场 ；熔 池 ；ＡＢＡＱＵＳ 中图分类 号 ：ＴＰ３９１．９：ＴＤ４０６ 文 献标 识码 ：Ａ ＤｏＩ：１０．１９２８７／ｊ．ｃｎｋｉ．１００５－２４０２．２０１８．０７．０１８
Ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍ ｅｎｔ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｉｎ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｌａｓｅｒ ｍｅｌｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ＣＨＩ Ｍｉｎ① ＱＩＡＮ Ｂｏ①，ＷＥＩ Ｑｉｎｇｓｏｎｇ②，ＺＨＡＮＧ Ｊｉａｎｒｕｉ①
摘 要 ：在 ３１６Ｌ不锈 钢 的选择 性激 光熔 化 （ＳＬＭ ）三 维 成 形过 程 模 拟 中 ，针 对 目前 普 遍 采 用单 层 热源 加载 进行 模拟 的局 限性 ，采用 ＡＢＡＱＵＳ软件 建 立 了一个 三维 多层有 限元模 型 来解 决此 问题 。主 要研 究 了在 成 形过程 中 ，激 光功 率 和扫描 速 率对粉 床 热行 为 的 影 响 ，在 软 件 子程 序 中 考虑 了材 料 的 粉末 一 液态 一实体 状态 变化 、相 变潜 热 的影 响 。同时实 现 多层 铺粉 以及 多层 热源 的加载 。模 拟结 果表 明 ：多 层扫 描 中 ，随着 扫描 时 间的增 加 ，单层 熔池 的温 度越 来越 高 ，熔 池三 维尺 寸也 逐渐 增加 ，第 二层 比第 一 层 粉床 中心 位置 处 的温度 增加 ０．０４％，熔 池 的宽和 高 分别 增加 １．３３％、２９％。第三 层 比第 二层 粉 床 中心位 置处 的温 度增 加 ０．０２％，熔池 宽和 高分 别增 加 １．３５％、２５．８％；成形 过程 中 ，熔池 前 端 的温 度梯 度较 大 。随着 线性能 量密 度 （ＬＥＤ）的 增加 ，熔 池 的温 度 和 三 维 尺 寸也 逐 渐 增加 。 功 率 比扫 描 速率 对粉 床热 行为 的影 响大 ，能量 密度 的范 围在 １．５—２．５ Ｊ／ｃｍ 时 。成 形件 的质 量较好 。
选择性激光烧结成型技术的工艺与应用
选择性激光烧结成型技术的工艺与应用第一篇：选择性激光烧结成型技术的工艺与应用选择性激光烧结成型技术的研究与应用摘要：介绍了选择性激光烧结成型技术的基本原理、工艺过程和特点，阐述了激光烧结技术的材料和设备的选择，列举了激光烧结技术在各个领域特别是模具制造领域的应用，并且分析了现有技术中存在的问题以及前景的展望。
关键词：快速成型；选择型激光烧结（SLS）；模具制造 1.引言快速原型技术（Rapid Prototyping，PR）是一种涉及多学科的新型综合制造技术。
它是借助计算机、激光、精密传动和数控技术等现代手段，根据在计算机上构造的三位模型，能在很短时间内直接制造产品模型或样品。
快速原型技术改善了设计过程中的人机交流，缩短了产品开发的周期，加快了产品的更新换代速度，降低了企业投资新产品的成本和风险。
选择性激光烧结机技术（Selective Laser Sintering，SLS）作为快速原型技术的常用工艺，是利用粉末材料在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下层层堆积成型。
与其他快速成型工艺相比，其最大的独特性是能够直接制作金属制品，而且其工艺比较简单、精度高、无需支撑结构、材料利用率高。
本文主要介绍选择型激光烧结成型技术的基本原理、工艺特点、材料设备选择以及应用等内容。
2.选择性激光烧结技术（SLS）2.1 选择性激光烧机技术（SLS）的基本原理和工艺过程选择性激光烧机技术（SLS）工艺是一种基于离散-堆积思想的加工过程，其成形过程可分为在计算机上的离散过程和在成形机上的堆积过程，简单描述如下：（1）离散过程。
首先用CAD软件，根据产品的要求设计出零件的三维模型，然后对三维模型进行表面网格处理，常用一系列相连三角形平面来逼近自由曲面，形成经过近似处理的三维CAD模型文件。
然后根据工艺要求，按一定的规则和精度要求，将CAD模型离散为一系列的单元，通常是由Z向离散为一系列层面，称之为切片。
然后将切片的轮廓线转化成激光的扫描轨迹。
选择性激光烧结成型设备铺粉装置的设计说明
1 绪论1.1 激光选区烧结快速成型原理与应用选择性激光烧结(Selective lasers sintering，简称SLS)技术是九十年代初RP技术中发展起来的又一种全新的原型制作方法，它以各种粉末材料(如石蜡、聚碳酸脂、石英砂、瓷以与金属等粉材)为加工对象。
SLS烧结设备，主要由扫描器、铺粉机构、激光源、预热装置和计算机控制系统等部分组成。
它采用具有动态聚焦功能的振镜扫描结构，因此，其扫描速度较其它种类的快速成形系统有相当程度的提高，最高扫描速度由具体的动态扫描系统确定，一般烧结速度可达2m/s，故成形效率更高。
SLS系统基本上采用开环的Z轴位置控制结构，即不必实时测量零件的实际高度；与LOM（分层物体制造—LaminatedObjectManufacturing）中的送纸、收纸结构功能类似，SLS系统采用了自动铺粉机构完成材料准备。
另外，由于加工材料的要求，系统应具有对材料的预热功能，非接触式测量环境温度，通过温度传感器或者专门的测温仪检测温度。
激光烧结成形过程为：首先在工作台面上均匀地铺上一层很薄（0.08mm~0.3mm)的热敏粉末，辅助加热装置将其预热到粉末材料熔点(粘结剂的软化温度)以下的温度，在这个均匀的粉末层面上，计算机在经过数据处理得到零件的CAD实体模型的二维剖面后，再控制激光按照设计零件的当前层截面信息进行选择性烧结，被烧结粉末固化在一起形成零件的实体部分。
然后，在计算机的控制下，工作平台降低一定的高度，铺粉机构铺设一层很薄的粉末，激光束开始新一层的扫描烧结，层厚一般控制在0.08~0.30mm围。
系统不断重复这一过程，直到层加堆积成三维实体零件。
烧结过程结束后，去除未被烧结的松散粉末，就得到了坯件，将此坯件进行二次烧结或浸渍等后处理，便可得到最终所需零件。
原理如图1-1：图1-1 SLS技术快速成型系统的工作原理选择性激光烧结技术具有以下特点:(1) 材料选择广泛。
其工艺材料选择广泛，如尼龙、塑料、金属、瓷的包衣粉末或粉末的混合物均可作为加工材料。
选择性激光烧结预热温度场的数值模拟
选择性激光烧结预热温度场的数值模拟
程军;蔡道生;史玉升
【期刊名称】《新技术新工艺》
【年(卷),期】2006(000)005
【摘要】对选择性激光烧结(SLS)加热的研究多数集中在烧结过程上,而对预热过程的研究还很不完善.预热效果直接对加工质量产生很大的影响.本文针对预热过程的传热情况,建立了粉床温度场的三维解析数学模型,然后采用Matlab对特定管式加热装置下的粉床受热情况进行了计算,并将某些特殊点的模拟结果与试验数据进行了跟踪对比.结果表明:该点模拟值能极好的与实际温度的状况相吻合,优化设计预热装置后的加热效果得到明显提高.
【总页数】3页(P75-77)
【作者】程军;蔡道生;史玉升
【作者单位】华中科技大学塑性成形模拟及模具技术国家重点实验室,430074;华中科技大学塑性成形模拟及模具技术国家重点实验室,430074;华中科技大学塑性成形模拟及模具技术国家重点实验室,430074
【正文语种】中文
【中图分类】TG2
【相关文献】
1.双光源选择性激光烧结成型中预热温度场研究 [J], 杨来侠;何成;李涤尘
2.选择性激光烧结过程温度场数值模拟 [J], 杜建红;白培康;程军
3.大直径321不锈钢厚壁圆筒件焊前感应预热温度场的数值模拟 [J], 赵朋成;李静;张克
4.回转式空气预热器温度场三维数值模拟 [J], 闫顺林; 曹保鑫
5.选择性激光烧结聚苯乙烯粉末成形温度场的数值模拟研究 [J], 赵保军;施法中;冯涛;孙建民
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选择性激光烧结技术原材料及技术发展研究
选择性激光烧结技术原材料及技术发展研究杨洁;王庆顺;关鹤【摘要】选择性激光烧结技术是RP&M(Rapid Prototyping&Manufacturing)技术中发展最快和应用最广的技术之一,是一种基于离散—堆积原理的快速成型技术.它选材广泛,操作简单,产品的复杂程度不会对其产生影响,可以直接烧结成件,广泛应用于制造业,选择性激光烧结技术的发展受到越来越广泛的重视.如果突破瓶颈,有望在未来一段时间内得到普及.未来随着SLS技术的快速发展,将会对设备的研发、技术的应用、新工艺和材料的研发产生更为积极的影响,对传统制造业迈向环保、节能、高效发展提供了巨大的推动力.介绍了选择性激光烧结技术的成型原理和特点,概括阐述了SLS技术中应用较多的原材料的研究现状和应用,分析SLS技术产业化存在的问题及可能解决的途径.【期刊名称】《黑龙江科学》【年(卷),期】2017(008)020【总页数】4页(P30-33)【关键词】选择性激光烧结;SLS技术;快速成型;粉末材料;应用现状;技术发展【作者】杨洁;王庆顺;关鹤【作者单位】沈阳大学机械工程学院,沈阳110044;沈阳大学机械工程学院,沈阳110044;沈阳大学机械工程学院,沈阳110044【正文语种】中文【中图分类】TB383.3选择性激光烧结技术(Selective Laser Sintering，SLS)又被称为激光选区烧结技术，是RPamp;M(Rapid Prototypingamp;Manufacturing)技术中发展最快和应用最广的技术之一，是一种基于离散—堆积原理的快速成型技术[1]。
它选材广泛，操作简单，产品的复杂程度不会对其产生影响，可以直接烧结成件，广泛应用于制造业，选择性激光烧结技术的发展受到越来越广泛的重视[2]。
如果突破瓶颈，有望在未来一段时间内得到普及。
SLS(Selected Laser Sintering)技术是选择性激光烧结技术的简称。
SLS预热温度场温度补偿研究
SLS预热温度场温度补偿研究董星涛;周子裕;卢德林;洪亮亮;阮耀波【摘要】由于预热粉床的温度分布不均匀,很难获得强度、精度较高的烧结制件,针对以上问题,提出了通过温度补偿改善预热粉床的温度分布不均匀对激光烧结成型制件质量的影响,通过温度补偿调节粉床的温度分布,从而提高了烧结制件的质量,并对粉床温度场进行有限元模拟.研究结果表明,增加热源的方式对预热粉床进行温度补偿可以明显改善温度场;通过试验获得了温度补偿的最佳工艺组合.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2010(027)005【总页数】4页(P31-34)【关键词】预热温度场;温度补偿;选区激光烧结【作者】董星涛;周子裕;卢德林;洪亮亮;阮耀波【作者单位】浙江工业大学,机械制造及自动化教育部省部共建重点实验室,浙江,杭州,310014;浙江工业大学,机械制造及自动化教育部省部共建重点实验室,浙江,杭州,310014;浙江省机械工业情报研究所,浙江,杭州,310009;浙江工业大学,机械制造及自动化教育部省部共建重点实验室,浙江,杭州,310014;浙江工业大学,机械制造及自动化教育部省部共建重点实验室,浙江,杭州,310014【正文语种】中文【中图分类】TB32选区激光烧结(SLS)技术是采用红外激光作为热源烧结粉末材料成型的一种快速成型技术。
采用SLS技术可迅速地将设计思想转化为实物模型,在产品设计的最初阶段,设计者就能拿到实实在在的样品,可以及早地进行观感评价、结构分析、装配校核、性能和功能测试,及时修改、优化设计,还可以大大减少失误和返工,能以最快的速度、最低的成本和最好的品质将新产品投入市场[1-2]。
SLS分层烧结的原理决定了它可以加工任意复杂的零件,特别适用于叶轮、电动工具外壳等复杂产品的初期设计验证。
在SLS成型过程中,预热是一个重要的环节,没有预热,或者预热温度不均匀,会增加成型时间,降低成型件的性能和精度,甚至烧结过程完全不能进行[3]。
选择性激光烧结过程温度场数值模拟
选择性激光烧结过程温度场数值模拟
杜建红;白培康;程军
【期刊名称】《中北大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2000(021)001
【摘要】目的研究激光烧结过程的温度场，分析在选定烧结参数下的烧结深度及烧结宽度。
方法分析烧结过程及热物性之间的变化，建立合理的有限元模型，编制相应的程序对其温度场进行模拟；由温度值确定其结深及度，并用实测温度验证了计算结果。
结果模拟结果与实测结果相差甚小。
结论可用数值模拟方法进行工艺参数选择。
【总页数】3页(P30-32)
【作者】杜建红;白培康;程军
【作者单位】华北工学院机械电子工程系;华北工学院材料工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TF124.5
【相关文献】
1.单晶连铸凝固过程温度场数值模拟(Ⅰ)——温度场的物理模型及数学模型 [J], 范新会
2.选择性激光烧结预热温度场的数值模拟 [J], 程军;蔡道生;史玉升
3.薄膜在流延辊上冷却过程温度场的数值模拟研究 [J], 张宏;李陈晨;战东毅
4.选择性激光烧结聚苯乙烯粉末成形温度场的数值模拟研究 [J], 赵保军;施法中;冯涛;孙建民
5.不同扫描策略下钛合金选择性激光熔化过程层间温度场的数值模拟 [J], 徐浩然;李宝宽;刘中秋;齐凤升
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激光选区烧结(SLS)成型机的粉末预热过程的实验研究
激光选区烧结(SLS)成型机的粉末预热过程的实验研究
李湘生;史玉升;王从军;黄树槐
【期刊名称】《热能动力工程》
【年(卷),期】2001(16)4
【摘要】在激光选区烧结 (SLS)快速成型技术中 ,热能的传递和吸收是一个关键的过程 ,热能的有效利用和均匀分布是决定SLS成形技术成败的重要因素。
粉末的预热是影响成型加工和成型精度的最重要因素之一 ,文中对成型机工作腔的一般预热方法的预热过程进行了分析 ,并在实验基础上获得了关于预热温度场的预热过程数学模型 ,该模型对于预热装置设计、SLS成型过程控制都具有重要的意义。
【总页数】4页(P412-415)
【关键词】激光选区烧结;热能;粉末预热;数学模型;成型机;烧结;热能传递
【作者】李湘生;史玉升;王从军;黄树槐
【作者单位】华中理工大学材料学院快速成型中心
【正文语种】中文
【中图分类】TK124;TB44
【相关文献】
1.CuSn预合金对金属粉末选区激光烧结过程及烧结体质量的影响 [J], 沈以赴;顾冬冬;陈文华;杨家林;王洋
2.选区粉末激光烧结(SLS)技术 [J], 王科峰;柳国峰;段国庆
3.尼龙6粉末选区激光烧结中能量累积的数值模拟与实验研究 [J], 王朝付;凌志成;
关振民;王翔
4.SLS成型机的粉末预热过程研究 [J], 李湘生;莫健华;蔡道生;黄树槐
5.激光选区烧结成形机的粉末预热研究 [J], 李湘生;史玉升;黄树槐
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７ １ ０ ０ ５ ４ ； ２ ． 西安交通大学 ， 陕西 西安
摘
要： 双光 源 选择 性 激 光 烧 结成 型 可 以制 作 大 尺 寸的 制 件 ， 但 对加 工 面预 热 温度 场 的 均 匀性提 出 了更 高 的要 求 。提 出
了一种 不等 高预 热方 法 ， 并用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ分析 了各 加 热 管组 在 不 同高度 、 不 同辐 射 力时 的 受 热 面温 度 的 分布 规 律 ， 获得 了最
ｌ 引 言
选择性激光烧结 （ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｓ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｓ Ｌ Ｓ ） 已在快速模具 制造中广泛应用Ｉ 。双光源选择性激光烧结成型 以覆膜砂为加工
式 中： Ｑ ～—加热管 面 ｒ 对受热 面 ｒ 凡可传递 的热量 ； Ａ ， 一加热管 面ｒ 的加热面积 ； ｏ ～ 史蒂芬波斯曼常数 ； ， ＿ 加热管 面
ＹＡＮＧ Ｌａ ｉ － ｘ ｉ ａ ．ＨＥ Ｃｈｅ ｎｇ ．Ｉ Ｊ Ｉ Ｄｉ －ｃ ｈｅ ｎ
（ Ｉ ． Ｘ ｉ ’ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｓ ｈ ａ ｎ ｎ ｘ ｉ ｘ ｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ０ ５ ４ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｘ ｉ ’ ａ ｌ ｌ Ｊ ｉ ａ ｏ ｔ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｎ ｘ ｉ Ｘ ｉ ’ ａ ｌ ｌ
温 度 ，受 热 面温 度 ； ＿ 加 热管 面 ｒ 对 于 受 热 面 ｍ 的 角 系
ｌ ｔ ｎ ｆ ｉ ｏ ｒ ｕｉ ｔ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｅ ｍ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉｅ ｆ ｌ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｗ ｏ ｒ ｋ ｐ ｉ ｅ ｃ ｅ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ． Ｉ ｔ ｐ ｕ ｌ ｓ ｆ ｏ ｒ ｗ ａ ｒ ｄ ａ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｆ ｏ ｕ ｎ ｅ ｑ ｕ ＜ ｄ ａ ｌ ｔ ｉ ｔ ｕ ｄ ｅ ｐ ｒ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ， ． ， ｔ ｈ ｅ
第 ５期 ２ ０ １ ３年 ５月
机 械 设 计 与 制 造
Ｍａ ｃ ｈｉ ｎ ｅ ｒ ｙ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ＆ Ｍａ ｎｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ８ ５
双光 源选择性激光烧结成 型 中预 热温度场研 究
杨 来侠 ， 何
（ １ ． 两安科技大学 ， 陕西 西安
成’ ， 李涤尘
ห้องสมุดไป่ตู้
Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｐｒ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｆｉ ｅ ｌ ｄ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｄｏ ｕ ｂ ｌ ｅ Ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ
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７１ ０ ０ ４ ９，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｓ ｏ ａ ｒ ｃ ｅ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ａ ￣ ｅ ｒ ｓ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｃ ａ ｎ ｍａ ｋ ｅ ｂ ｉ ｇ ｓ ＆ ｅ ｏ Ｊ ’ ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｓ ， ｂ ｕ ｔ ａ ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｒ ｄ ｅ ｍ （ ｉ ｎ ｄ ｉ ｓ ｐ ｕ ｔ Ｏ Ｔ ｔ
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佳温度场分布时各 个加热管的具体高度 ， 并在 实验平台中进行 了验证。
关 键词 ： 选 择 性 激 光烧 结 ； 辐 射 角 系数 ； Ａ ＮＳ ＹＳ； 不等 高 预 热 ； 温 度场 均 匀 性
中图分类号 ： Ｔ Ｈｌ ６ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ０ ０ １ — ３ ９ ９ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ０ ８ ５ — ０ ３
ｅ ｘ ｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ．
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